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1、 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告 纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告目 录1、总论1.1、概论1.2、简述项目的主要内容、目前的进展状况2.1、国内外的现状、水平和发展趋势2.1.1国外相关产品与技术发展的概况2.1.2国内相关产品与技术现状3、项目的实施意义3.1、关键技术及创新点论述3.2、项目产品的技术性能水平与国内外先进水平的比较3.3、项目的技术成熟性和项目产品可靠性论述4、项目、产品市场分析4.1、市场调查4.2、国内外市场容量预测4.3、分析项目产品市场风险的主要因素及防范的主要措施5、合作方式6、项目实施目标6.1、经济目标6.2、技术、质量指标6.3、项目执行过程中各阶段目标
2、、项目实施方案、投资规模、经济效益分析10、发展前景11、可行性分析结论12、项目可行性研究报告编制说明纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告1、 总论、概论根据中科院纳米科技中心江雷博士（中国国家“863”项目纳米专家组组长，中国科学院纳米科技中心副主任，国家纳米中心首席科学家）首创的“二元协同纳米界面结构理论”，中科纳米技术工程中心有限公司（中国科学院纳米科技中心）率先开发出了真正意义上的，可实现工业化和满足实际实用要求的纳米自清洁玻璃。该特种功能玻璃的开发成功已为众多玻璃行业内的专业厂家及专家的认可，并且为国家大剧院特别指定采用。因此，该纳米自清洁玻璃已经在成熟性和实用性方面居于国际领先地位。
3、并且具有国家正式授权的自主的知识产权的专利,该授权专利为国家唯一具有实用化要求的纳米自清洁玻璃授权专利。我方专利保护的范围为：所有采用纳米氧化物材料在中国进行的生产和销售的自清洁玻璃，含：高温烧结，常温固化等方法。专利保护的范围广。专利保护年限20年。因而，在知识产权保护方面，我方相关专利具有绝对的垄断性。本项目论证报告将论证我方技术生产自清洁玻璃的可行性。纳米级材料是全新的超微固体材料，一般粒径为10-100nm(109m)的超微颗粒称为纳米范围。由于它的超细化和极大的表面活性，具有传统材料所没有的优越性，是当代高科技应用研究的热点之一。目前，应用我方独立研究开发出的纳米自清洁TiO2涂层材
4、料，经在常温条件下，在玻璃表面上，应用直接涂覆的加工工艺，从而形成超双亲的纳米TiO2薄膜。因而，水滴和油滴可在其表面完全铺展，形成均匀水膜，粘附于基材表面的灰尘等污染物可被水或其它溶剂冲刷后即可自然干净，达到良好的自清洁效果。应用纳米自清洁技术后，玻璃具有了（1）超亲水功能、（2）光催化和杀菌功能、（3）防结雾功能。玻璃的自清洁通过如下两种方式完成:A、通过用水的冲洗，水份将带走附着在玻璃表面的灰尘、污渍等无机物质；B、通过光催化，可有效分解玻璃表面有机物污渍。从而，使玻璃表面始终保持洁净如新，真正意义上达到自清洁效果。可以相信，通过在该项目上的合作，合作方应用我方独立开发出的新型纳米自清洁
5、玻璃技术，通过合作生产出纳米自清洁玻璃将会带来可观的经济效益和社会效益。特此，诚邀行业内知名企业合作，共同生产并销售纳米自清洁玻璃。1.2、项目的主要内容和目前的进展状况：1.2.1、项目的主要内容：本项目为在常温下，在清洁的玻璃表面上，用相应的涂覆技术，生产出具有稳定的完全锐钛矿型TiO2基纳米薄膜自清洁玻璃。使普通玻璃具备自清洁、光催化功能。我方开发出的纳米自清洁玻璃技术具有如下特点：（1）、通过常温常压条件下的涂覆，在玻璃深加工环节可以直接实现离线自清洁玻璃的生产。（2）、通过常温常压条件下的涂覆，可在浮法玻璃生产线上实现涂覆，实现在线自清洁玻璃的生产，在国际上，我方技术能唯一满足浮法工
6、艺要求。（3）、因为工艺条件为常温常压涂覆，这就保证了我方技术可以满足任意超大板面，以及异型玻璃的自清洁玻璃加工。（4）、同时，我方还开发出了完备的玻璃加工工艺技术，真正意义上完成了自清洁玻璃的产业化和规模化生产。从而，纳米自清洁玻璃的发展可促进我国玻璃行业向着与生态环境协调的方向发展，提高我国玻璃行业在国际玻璃及玻璃制品行业中的地位和竞争力，增加我国玻璃行业的国际影响力。1.2.2目前的进展情况“二元协同纳米界面结构”以及所对应的纳米自清洁界面技术。为中国科学院百人计划支持的重点研究支持项目，同时该项目也被国家重大基础研究“973”和“863”支持项目，在该领域，我们已经申请了多项国际国内专
7、利。目前，我方已经在自清洁玻璃生产方面实现了实质性的重大突破，克服了制约自清洁玻璃在性能要求，以及在技术和工艺上的技术瓶颈，从使用和检测效果上看，我方生产的自清洁玻璃已经达到实际应用的要求，相关产品已经得到了玻璃行业专业人士的认可，并被国家大剧院、奥运会场馆等国家重点项目特别指定采用。我方技术均能够满足以上大规模的应用要求，并将开创纳米自清洁玻璃大规模应用的先河。因而，该项技术目前已经居于国际领先水平。2、技术概况、国内外的现状、水平和发展趋势2.1、技术概况：纳米TiO的超亲水和光催化效果最早由日本东京大学的桥本和仁(Hashimoto)、藤岛昭(Fujishima)等人的基础研究中发现。其
8、基本原理为：即：在微弱光下，即在太阳光（紫外光强度1mw.CM-2）,或在日光灯（紫外光强度约0.2mw.CM-2）的照射下，TiO2吸收紫外光后，在微弱光下即在太阳光（紫外光强度约为1mwcm-2）或在日光灯(紫外光强度约为0.2mwcm-2)照射下，TiO2吸收近紫外光后，光生电子和空穴分别使TiO2表面吸附的氧还原和水氧化，生成O-2和OH活性基因，这些活性基因足以使玻璃表面的有机污物、微生物和细菌分解为CO2和H2O等简单无机物。与此同时，在研究中还发现TiO薄膜经微弱光照射后，Ti02表面具有超亲水性和光催化活性，如果遮断光源，这些特性在黑暗中仍能保持一段时间。研究中还发现TiO在纳
9、米尺度内 ,超亲水和光催化性能会大幅度提高；，并且实际存在的TiO晶型形式有三种，即（1）锐钛矿型TiO晶型（2）金红石型TiO 晶型和（3）板钛矿TiO晶型。其中，仅仅只有锐钛矿型TiO具有超强的超亲水性能和光催化性能，而金红石型TiO 和板钛矿TiO则不具备理想的超亲水和光催化性能。基于以上原理，各国在基础研究和应用研究方面展开了大量的工作，尤其突出的是在纳米自清洁玻璃领域的研究展开了激烈的竞赛。由于各研究机构和厂商采用的方法截然不同，使得最终的产品性能和效果差别很大。以下为国内外各机构和厂商在玻璃自清洁领域研究及应用的基本情况：2.2、国外相关产品与技术发展的概况2.2.1、英国Pilk
10、ington，采用化学气相沉积（CVD）方法：即通过化学汽相沉积（CVD）方法将TiO沉积到洁净玻璃的表面，沉积结果往往为三种TiO晶型共混存在沉积在一起。该自清洁玻璃具有特点：A: 锐钛矿型TiO晶型的含量极低,仅仅具有很有限的超亲水和光催化功能；B:应用CVD方法生产自清洁玻璃成本很高;C:应用该方法生产的自清洁玻璃将使玻璃本身的透射率大大降低（约降低10%）。D:为非纳米材料，效率较低。E:为弥补性能低下的缺陷，CVD方法将通过增加膜厚方式来提高性能。由于有效成份锐钛TiO晶型的含量极低，亲水性和光催化性难以保证，加上透射率降低以及生产成本较高等负面因素。因而，该产品市场上有过推广，但是
11、因为性能，价格和成本因素，市场反馈效果极差。玻璃行业专家评价，英国Pilkington 生产的自清洁玻璃的性能对比不明显。2.2.2、美国PPG公司，ATOFINA公司：采用的方法和Pilkington类似，生产的自清洁玻璃效果差成本高，至今，仍未在市场上有过推广。2.2.3、日本旭硝子公司，采用锡，铅和钛的氧化物混合，通过化学气相沉积（CVD）方法，或喷涂热解方法。其结果为：锐钛矿型TiO晶型的含量仍然极低，因而，该自清洁玻璃表面的自清洁效率较低，成本也高，有不成规模的市场销售，市场反馈效果不佳。以上几家企业均为国际玻璃行业的知名企业。由于，自清洁玻璃产品出现将预示着巨大的潜在市场，目前，相
12、应厂家均在加大投入，积极的改进配方及工艺，希望突破技术瓶颈。但是，由于以上企业多期望通过利用现有玻璃加工工艺实现自清洁玻璃的生产，从研发思路上看，以上企业尚处于误区之中。2.3、国内相关产品与技术现状我国国内有研究机构进行研究，目前基本上处于基础研究阶段，离实际应用尚有距离。中国企业上马自清洁玻璃项目，典型的企业有两家：三峡新材公司；长春新世纪公司。采用的技术(1)磁控溅射技术；(2)溶胶提拉+高温烧结技术。2.3.1、三峡新材公司：先后采用的技术有（1）磁控溅射技术；（2）溶胶提拉+高温烧结技术。2.3.1.1 磁控溅射方法:利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到玻璃表面，在玻璃表面
13、自然氧化生成TiO的薄膜，使得玻璃表面具有一定的亲水性，来达到自清洁效果。由于磁控溅射技术限制，玻璃表面生成的TiO薄膜为无定型的TiO薄膜。这样，所得到自清洁玻璃具有如下特点：A:玻璃表面的亲水性及自清洁性能极其有限。B:磁控溅射的成本高额昂。因而，该技术具有很大的局限性，市场反馈效果差。实际上，该技术没有得到推广。2.3.1.2、溶胶提拉+高温烧结技术：即将TiO制成溶胶，再将玻璃放入该溶胶中浸润提拉的方式得到处理过的玻璃，再将该玻璃再高温烧结炉中烧结550。C， 3-4h完成金红石晶型向锐钛矿晶型的转化。该方法存在缺陷,A:通过高温烧结，成本高，不利于规模化生产。B：金红石晶型向锐钛矿晶
14、型的转化存在转化效率问题,自清洁效果有限。C:有彩虹现象。D:使得玻璃的透光率降低15-20%。因此，该技术从投放市场以来一直未得到积极反响。必须提到，该技术所涉及的技术内容与我方三年以前的某一项技术水平接近，并对我方申请的（专利号：00109176.X）构成侵权。目前，该项专利已经成为能够达到实用要求的，唯一国家正式授权的纳米自清洁技术专利。我方保留向国家专利局提出申述相关知识产权保护的权利。2.3.2长春新世纪公司：采用方法为：溶胶提拉+高温烧结方法,应用工程：长春长江路步行街工程。该技术存在同2.3.1.2所述缺陷相同的缺陷。该技术所涉及的技术内容与我方三年以前的某一项技术水平接近，并对
15、我方申请的（专利号：00109176.X）构成侵权，我方已经就此，向国家专利局提出质疑申请。目前，该项专利已经成为能够达到实用要求的，唯一国家正式授权的纳米自清洁技术专利。我方保留向国家专利局提出申述相关知识产权保护的权利。3、项目的实施意义3.1、关键技术及创新点论述我方通过近五年的潜心研究，利用特种纳米技术生产出光催化，和亲水性极高活性并且性能稳定的纳米TiO2乳液，并且经过常温涂覆的工艺，生产出纳米自清洁玻璃，该技术生产出的纳米自清洁玻璃克服了以上各种技术所带来的缺陷，真正意义上实现了在保持玻璃表面原貌的情况下，达到玻璃的高效自清洁和光催化效果。32、项目的技术成熟性和项目产品可靠性论述321、纳米自清洁玻璃产品完成了如下测试3211、耐人工老化性测试：2000h 结果：通过，已经基本达到实际使用要求3212、透光系数：不但透射率没有降低，反而，提高1-2%，这是以前无法做到的.3213、耐沾污性：0级，结果：通过3214、耐酸性：5%H2SO4浸泡48h,表面无变化3215、耐碱性：饱和Ca(OH)2浸泡48h,表面无变化3216、附着力：划格法0级3217、硬度：0.893218、超亲水性：表征超
